(57)【要約】【課題】本発明は、灯具の灯体の光源となる放電灯バルブの製品化にあたって、放電灯バルブ本体に取付けるソケットの材料から放出されるガスの状況を把握し、ソケットとしての使用可否の判定および灯体の設計に盛込むための材料の特性・性能を短時間で見極めることができる試験装置および試験方法を提供する。【解決手段】減圧した真空容器1内で熱電対３を取付けた被試験片４を温度制御しながら加熱してガスを放出させ、ガスの放出量をガスセンサ９で監視しながらスライドガラス８表面に放出ガスに含まれる微粒子の膜を形成する。そして、このような加速試験によって得られたガスの放出量および成膜量等のデータを加速係数で補正して実際の使用環境下での特性、性能を推定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に被試験片が載置される耐熱容器と、前記被試験片を加熱するために前記耐熱容器の下方に配置された加熱源と、前記被試験片の上方に配置されたシャッタと、該シャッタの上方に配置された基板と、前記被試験片と前記シャッタとの間に配置された成膜モニタとを有することを特徴とするガス発生試験装置。
【請求項２】
前記被試験片は、灯具の灯体に組込まれる放電灯ランプの構成部品として使用される部材であることを特徴とする請求項１に記載のガス発生試験装置。
【請求項３】
前記被試験片は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載のガス発生試験装置。
【請求項４】
真空容器内に被試験片が載置される耐熱容器と、前記被試験片を加熱するために前記耐熱容器の下方に配置された加熱源と、前記被試験片の上方に配置されたシャッタと、該シャッタの上方に配置された基板と、前記被試験片と前記シャッタとの間に配置された成膜モニタとを有するガス発生試験装置を使用し、前記真空容器内に配置された前記耐熱容器に前記被試験片を載置して前記真空容器内を所望する圧力に減圧した後、前記耐熱容器の下方に配置された前記加熱源で前記被試験片を所定温度に加熱してガスを発生させ、所望のガス濃度に達した後に前記被試験片の上方に配置された前記シャタを開放して該シャタの上方に配置させた前記基板表面に前記ガスに含まれる微粒子による成膜を行うことを特徴とするガス発生試験方法。
【請求項５】
前記被試験片は、灯具の灯体に組込まれる放電灯ランプの構成部品に使用される部材であることを特徴とする請求項４に記載のガス発生試験方法。
【請求項６】
前記被試験片は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなることを特徴とする請求項４または５の何れか１項に記載のガス発生試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生試験装置および試験方法に関するものであり、詳しくは高温環境下において樹脂材料から発生するガスの量を短時間の試験で見極めることができるガス発生試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車、四輪車等の車両用灯具には、ヘッドランプやフォグランプのように夜間や濃霧中の走行時に車両の進行方向となる前方を照らし、道路上にある障害物や道路付近に設置された標識、路肩の状況などを認知するための照明機能を有する灯具と、テールランプやストップランプやターンシグナルランプのように夜間や濃霧中の走行時に車間距離や進路変更や速度変更などの情報を前・後方車両および対向車両の運転者に伝えるための表示機能を有する灯具とがある。
【０００３】
その中で、照明機能を有する車両用灯具は照度が高く、消費電力が少なく、耐久性に優れていることが要求され、これを満足させるものとして放電灯バルブを光源とした車両用灯具が広く用いられている。しかしながら、図３および図４に示すように、放電灯バルブ３０はバルブ本体３１に取付けられたソケット３２が樹脂でできており、このソケット３２が放電灯バルブ３０の点灯時の熱および紫外線によって表面が劣化現象を起こし、昇華した分解ガス３３に含まれる微粒子を放出するものである。この微粒子が車両用灯具５０内部に設けられた光反射面を有するリフレクタ３４や、車両用灯具５０前面に設けられた光透過面であるレンズ３５の内部に付着して汚れ３６となり、放電灯バルブ３０の点灯積算時間が長くなるとともに汚れ具合が酷くなって不点灯時の外観上の見映えを損なうものとなり、消費者に対して悪い印象を与えて購買意欲を削ぐ結果となる。また、点灯時の照度が低下することにもなり、照明機能を要求される灯具の照度低下によって、夜間や濃霧中の走行時に前方へ向けて放射される光量が低下して照明が暗くなり、その結果、視認性が低下して運転が困難になったり、道路上にある障害物や道路付近に設置された標識や路肩等の状況に対する認知に支障をきたす恐れがある。
【０００４】
現状、放電灯バルブを光源とする車両用灯具においては、灯体の構造に創意と工夫をこらすことによって上述したような問題点を回避するといった方策が講じられている。
【０００５】
放電灯バルブのバルブ本体に取付けるソケットに新規の材料を採用しようとした場合、従来行なわれている材料の評価方法は、採用を検討している材料でソケットを試作し、それをバルブ本体に取付けて灯体を作製し、それを連続点灯試験に投入して所定の経過時間毎に灯体内部を目視で観察し、照度を測定して材料が灯体に与える影響を把握するものであった。また、灯体の構造とソケットの材料との関係も重要な要件であるため、灯体の構造も同時に評価の対象にされて様々な角度からデータの収集が行なわれ、評価結果がその後の試作および製品の設計に盛り込まれていた。
【０００６】
しかしながら、このような評価方法には以下のような問題点がる。まず、ソケットに採用される一般的な樹脂材料は、連続点灯試験を開始してから材料の劣化によって蒸発した微粒子が灯体を構成する部材に付着した様子を目視で確認できるまでに少なくとも数１００時間を要し、評価の基になるデータの収集に多くの時間がかかる。そのため、製品開発が遅れて新製品を市場に投入する機会を逸し、ビジネスチャンスを逃してしまうといった結果にもなりかねない。また、材料の特性は、材料の劣化によって蒸発した微粒子が灯体を構成する部材に付着した結果現れる現象から間接的に確認された結果のものであって、蒸発した微粒子の定量的なデータを収集したものではなく、材料が本来有している特性が定量的に把握されたわけではない。したがってこの結果に基づいて異なった使用環境下における材料の挙動を推測するには限界がある。また、新規に検討対象となる材料が提案されると、材料毎に連続点灯試験に使用するためにソケットとそれを取付けた放電灯バルブと放電灯バルブを組込んだ灯体を試作しなければならず、それも個体差を考慮して複数個必要になるのでそのために費やされる時間、材料費および人件費等の負担が生じる。さらに、ソケットの材料と灯体の構造との最適化を達成するまでは灯体の構造を変えた試作品を作製して連続点灯試験に投入する作業を繰返し行わなければならず、更なる時間とコストの負担が重畳されることになり、最終的には製品価格の上昇に繋がるものである。
【０００７】
このような問題を解消するために、新規に採用を検討する材料から発生するガスの放散量を非破壊的に且つ簡便に測定し、実際に使用した時の状況を事前に把握しようとするものがある。これはガス発生量簡易試験方法と称し、検査材料の表面に気密状態で密接される所定面積の開口部を形成したカバーを設け、このカバー内に、検知ガス量に応じて発色程度が変化するガス検知手段を着脱自在に取付け、このガス検知手段を取付けたカバーで検査材料の表面を覆って、この検査材料から放散されるガスをカバー内に封入し、上記ガス検知手段に現れる発色程度と経過時間との関係によって検査対象ガスの発生量を検出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１１８６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のガス発生量簡易試験方法は、ガス検知手段としてガラス管にガスと反応して発色する検知剤が収納されていて、ガラス管の一端からガスが浸入するとガスと反応した検知剤の発色がガスが浸入した一端から次第にガラス管の内部に延びていき、一定時間暴露後に発色の長さをガラス管に設けられた目盛りで読取ることによってガス濃度に換算できるというものである。ただし、このガス検知手段は、検査材料から放散されるガスの拡散速度が速いほど短時間で発色が進行するために、時間経過に伴う発色程度とガス放散量との関係を予め確認して換算式を求めておく必要があり、実際の材料試験に至るまでに事前確認のための時間が必要となる。また、ガラス管に浸入するガスの拡散速度に温度特性があるため、検査環境の温度を監視しながら読取った数値を補正する必要があり、結果を得るまでには煩雑な処理が必要となる。また、得られた結果は直接測定されたものではなくガスの放散速度、環境温度等をパラメータとして補正することによって間接的に得られたのであるため、誤差が生じるのは避けられないものである。さらに、この試験方法では試験期間が長く、試験結果がでるまでに長期間を要するために検査資料を使用した製品の開発に時間がかかることになる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、新規の材料を製品の構成部材に採用するにあたって、実際の使用環境下での材料の特性を推定するための評価試験において、迅速に且つ定量的な結果が得られるような試験装置および試験方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、真空容器内に被試験片が載置される耐熱容器と、前記被試験片を加熱するために前記耐熱容器の下方に配置された加熱源と、前記被試験片の上方に配置されたシャッタと、該シャッタの上方に配置された基板と、前記被試験片と前記シャッタとの間に配置された成膜モニタとを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記被試験片は、灯具の灯体に組込まれる放電灯ランプの構成部品として使用される部材であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２の何れか１項において、
前記被試験片は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、真空容器内に被試験片が載置される耐熱容器と、前記被試験片を加熱するために前記耐熱容器の下方に配置された加熱源と、前記被試験片の上方に配置されたシャッタと、該シャッタの上方に配置された基板と、前記被試験片と前記シャッタとの間に配置された成膜モニタとを有するガス発生試験装置を使用し、前記真空容器内に配置された前記耐熱容器に前記被試験片を載置して前記真空容器内を所望する圧力に減圧した後、前記耐熱容器の下方に配置された前記加熱源で前記被試験片を所定温度に加熱してガスを発生させ、所望のガス濃度に達した後に前記被試験片の上方に配置された前記シャタを開放して該シャタの上方に配置させた前記基板表面に前記ガスに含まれる微粒子による成膜を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記被試験片は、灯具の灯体に組込まれる放電灯ランプの構成部品に使用される部材であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４または５の何れか１項において、前記被試験片は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなることを特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
車両用灯具の灯体に放電灯バルブを組込んで点灯したときに、点灯時の熱及び紫外線によって放電灯バルブに取付けられた樹脂からなるソケットから発生するガスが灯具内部に与える影響を推定する目的を、減圧された真空容器内で加速試験によって被試験片を加熱してガスを発生させ、ガスに含まれる微粒子が付着した基板と成膜モニタによって検知されたガス濃度とを分析・評価することによって実現した。
【実施例】
【００１７】
以下、この発明の好適な実施例を図１および図２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。
【００１８】
図１は本発明のガス発生試験装置の実施例の構造を示す概略構成図である。真空容器１内に耐熱容器２が配置され、耐熱容器２に温度センサの役目をする熱電対３が取付けられたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の被試験片４が載置されている。本実施例の被試験片４にはＰＰＳを使用したがこれに限定されるものではなく、放電灯本体に取付けられたときに耐熱性、耐紫外線および加工性などの良好な特性を有する種々の樹脂を対象にすることができる。そして、耐熱容器２の下方には加熱源となる赤外線ランプ５が配置されて真空容器１の外に設けられた電源６から電力が供給できるようになっている。また、被試験片４の上方にはジャッタ７が配置され、更にその上方には成膜用基板となるスライドガラス８が配置され、被試験片４とシャッタ７との間に成膜モニタとして水晶振動式ガスセンサ９が配置されている。
【００１９】
このように構成されたガス発生試験装置の操作手順を説明する。まず真空ポンプ（図示せず）で真空容器１内の空気を排気して３×１０−５Ｔｏｒｒ以下まで減圧する。次に赤外線ランプ５と電源６とを結ぶスィッチ１０を閉鎖して赤外線ランプ５に電力を供給して点灯させ、その熱で耐熱容器２を介して被試験片４を加熱する。そして、被試験片４に取付けた熱電対３で温度上昇を監視しながら３００℃まで加熱し、３００℃に達した時点で一定に保つ。温度を一定に保つには、熱電対３で検出した温度に基づいて電源６と赤外線ランプ５とを結ぶスイッチ１０を制御（閉鎖・開放）することによって行うことができる。
【００２０】
なお、発明者は被試験片が３００℃に達する過程の２００℃を超える辺りから蒸発を始めることを確認した。そして、被試験片４が３００℃で一定温度に保たれている間はガスセンサ９で被試験片４の蒸発量を監視し続け、蒸発量が一定になった時点でシャッタ７を開放してスライドガラス８表面に蒸発ガスに含まれる微粒子の膜を形成することを開始し、シャッタを開放してから３分後にシャッタを閉鎖して成膜工程を終了する。
【００２１】
成膜が終了した後はスイッチ１０を開放して赤外線ランプを消し、被試験片４の温度を下げて蒸発を止め、スライドガラス８の温度も下げる。最後に真空容器１内に空気を入れて大気圧に戻し、図２に示すような、微粒子１１による成膜が施されたスライドガラス８を真空容器１から取出して一連のガス発生試験を終了する。なお、本実施例のガス発生試験に費やす時間は被試験片４のセット、真空容器１の減圧を含めた成膜の前工程および冷却等の後工程を含めて約２時間である。
【００２２】
取出したスライドガラス８は、スライドガラス８に形成された膜を定量的および定性的に分析して種々のデータを収集する。なお、本発明で収集できるデータは（１）熱電対によって検出された被試験片の温度、（２）ガスセンサによって収集された被試験片から放出された蒸発ガスの量、（３）スライドガラスに形成された蒸発ガスに含まれる微粒子の膜の定量的および定性的データ等である。これらのデータに時間のパラメータを加えて種々のデータ処理を行うことによって、減圧された環境下における被試験片４の種々の特性および性能を捉えることができる。
【００２３】
但し、本発明のガス発生試験方法は、被試験片４に関して短時間の試験結果で得られたデータから実際の使用環境下での特性および性能を推定するもので加速試験と称される試験方法である。従って、本発明のガス発生試験方法によって得られたデータは、実際の使用環境に対応するように、物性的および統計的に算出された加速係数に基づいてデータ処理される。
【００２４】
以上説明したように、本発明のガス発生試験装置は材料の加速試験装置であるため、短時間で試験結果を得ることが可能であり、従来のような実際の使用環境下における試験に比較して試験期間を大幅に短縮することができ、車両用灯具の新製品の製品化を迅速に行うことができる。
【００２５】
また、加速試験のデータに基づいて材料の特性および性能を時間をパラメータとして定量的に推定できるため、製品化した場合の性能の径時変化、製品寿命等の製品仕様に係わる項目をシミュレーションすることができ、実際に車両用灯具の灯体を作製することなく事前に製品化を計画している車両用灯具の使用環境下での実力を推定することができる。従って、車両用灯具の新規開発に当たって試作回数を低減することができ、開発時間の低減による開発期間の短縮および開発コストの削減による製品価格の廉価化を図ることができる。
【００２６】
また、材料の特性および性能を時間をパラメータとして定量的に推定できることから、これを車両用灯具の構造設計に取込むことによって材料が与える悪影響を的確に回避するような構造にし、高品質の製品を市場に提供することができる。
【００２７】
さらに、構造設計で目論んだ特性および性能と製品化した製品の特性および性能との差異の分析結果を次の製品の製品化のときの設計に盛込み、これを製品化毎に行うことによって設計仕様と製品化された製品との間の性能および品質等の誤差を少なくすることができる。最終的には設計段階で完全な施策を施すことによって試作を行わなくても設計通りの特性を持った、品質の良い製品が製品化できる可能性がある。などの優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係わるガス発生試験装置の概略構成図である。
【図２】本発明に実施例に係わるガス発生試験方法で成膜されたガラスプレートの側面図である。
【図３】（ａ）は車両用灯具を示す正面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        真空容器
２        耐熱容器
３        熱電対
４        被試験片
５        赤外線ランプ
６        電源
７        シャッタ
８        スライドガラス
９        ガスセンサ
１０        スイッチ
１１        微粒子
【図１】
2005147892.tif 000003
【図２】
2005147892.tif 000004
【図３】
2005147892.tif 000005
【図４】
2005147892.tif 000006